DE102011082663A1 - Scanning module of a position measuring system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems, mit einer Strahlungsquelle (4) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung, mittels der eine Maßverkörperung des Positionsmesssystems abtastbar ist, mit einem Träger (1) der Strahlungsquelle (4), an dem die Strahlungsquelle (4) festlegbar ist und der elektrische Leiterelemente (3) zur elektrischen Kontaktierung der Strahlungsquelle (4) aufweist, und mit elektrischen Anschlusselementen (44, 46) der Strahlungsquelle (4), über die Strahlungsquelle (4) mit den Leiterelementen (3) des Trägers (1) in elektrischem Kontakt steht. Dabei bilden die Leiterelemente (3) des Trägers (1) und die Anschlusselemente (44, 46) der Strahlungsquelle (4) eine Führung, an der die Strahlungsquelle (4) vor ihrer Festlegung an dem Träger (1) unter Beibehaltung des elektrischen Kontaktes zwischen der Strahlungsquelle (4) und den Leiterelementen (3) entlang einer Verstellbahn (B) bezüglich des Trägers (1) bewegbar ist, um die Strahlungsquelle (4) in unterschiedlichen Positionen entlang jener Verstellbahn (B) an dem Träger (1) anordnen zu können, in denen die Strahlungsquelle (4) jeweils in elektrischem Kontakt mit den Leiterelementen (3) steht.The invention relates to a scanning assembly of a position measuring system, comprising a radiation source (4) for generating electromagnetic radiation, by means of which a material measure of the position measuring system can be scanned, with a support (1) of the radiation source (4) to which the radiation source (4) can be fixed and the electrical conductor elements (3) for electrical contacting of the radiation source (4), and with electrical connection elements (44, 46) of the radiation source (4), via the radiation source (4) with the conductor elements (3) of the carrier (1 ) is in electrical contact. In this case, the conductor elements (3) of the carrier (1) and the connection elements (44, 46) of the radiation source (4) form a guide on which the radiation source (4) before its fixing to the carrier (1) while maintaining the electrical contact between the radiation source (4) and the conductor elements (3) along an adjustment path (B) with respect to the carrier (1) is movable in order to arrange the radiation source (4) in different positions along that adjustment path (B) on the carrier (1) can in which the radiation source (4) in each case is in electrical contact with the conductor elements (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Abtastbaugruppe eines Positionsmesssystems, zum Beispiel eines Längenmesssystems, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a scanning assembly of a position measuring system, for example a length measuring system, according to the preamble of
Eine derartige Abtastbaugruppe umfasst eine Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel in Form einer Leuchtdiode (LED), mittels der eine Maßverkörperung des Positionsmesssystems, zum Beispiel ein in Messrichtung (längs-)erstreckter, eine Messteilung aufweisender Maßstab, abtastbar ist; sowie einen Träger der Strahlungsquelle, an dem die Strahlungsquelle festlegbar ist und der elektrische Leiterelemente zur elektrischen Kontaktierung der Strahlungsquelle aufweist. Das heißt, durch die Festlegung der Strahlungsquelle an dem Träger wird diese einerseits in die Abtastbaugruppe integriert und innerhalb dieser fixiert sowie andererseits elektrisch angeschlossen, so dass die Strahlungsquelle zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung bestrombar ist. Hierzu weist die Strahlungsquelle elektrische Anschlusselemente auf, über die sie mit den Leiterelementen des Trägers in elektrischem Kontakt steht, wenn sie bestimmungsgemäß an dem Träger festgelegt ist. Such a scanning module comprises a radiation source for generating electromagnetic radiation, for example in the form of a light-emitting diode (LED), by means of which a material measure of the position measuring system, for example a measuring scale in the measuring direction (longitudinal) extending, a measuring graduation having scannable; and a carrier of the radiation source to which the radiation source can be fixed and which has electrical conductor elements for electrical contacting of the radiation source. That is, by the determination of the radiation source to the carrier, this is on the one hand integrated into the Abtastbaugruppe and fixed within this and on the other hand electrically connected, so that the radiation source for generating electromagnetic radiation can be energized. For this purpose, the radiation source on electrical connection elements, via which it is in electrical contact with the conductor elements of the carrier when it is intended to be fixed to the carrier.
Eine derartige Abtastbaugruppe ist üblicherweise als ein so genannter Abtastkopf ausgebildet, der durch (lichtelektrische) Abtastung einer zugehörigen Messteilung des Positionsmesssystems hochgenaue Positionsbestimmungen ermöglicht. Such a scanning subassembly is usually designed as a so-called scanning head, which enables highly precise position determination by (photoelectric) scanning of an associated measuring graduation of the position measuring system.
Die abzutastende Messteilung kann dabei beispielsweise zur Bildung eines so genannten Längenmesssystems an einem längserstreckten Maßstab vorgesehen sein oder sich zur Bildung eines Winkelmesssystems entlang einer Kreisbahn auf einer Teilscheibe oder auf dem Innen- bzw. Außenumfang einer Trommel erstrecken. Weiterhin kann die mittels der Abtastbaugruppe abzutastende Messteilung sowohl als eine inkrementale Teilung als auch als Absolut-Code ausgestaltet sein. The measuring graduation to be scanned can be provided on an elongated scale, for example for forming a so-called length measuring system, or extend along a circular path on a graduated disk or on the inner or outer circumference of a drum to form an angle measuring system. Furthermore, the measuring graduation to be scanned by means of the scanning module can be designed both as an incremental graduation and as an absolute code.
Eine Positionsmesseinrichtung mit einer Abtastbaugruppe der eingangs genannten Art in Form eines Abtast- bzw. Sensorkopfes ist aus der
Das von einer derartigen Strahlungsquelle, zum Beispiel in Form einer LED, ausgesandte Licht wird regelmäßig mittels einer Linse kollimiert und durchstrahlt sodann als paralleles Lichtbündel eine Abtastplatte, bevor es auf die abzutastende Messteilung trifft. Für die präzise Kollimierung des von der Strahlungsquelle ausgesandten Lichtes ist die genaue Einstellung des Abstandes zwischen Strahlungsquelle und der zur Kollimierung verwendeten Linse (Kondensorlinse) von Bedeutung. The light emitted by such a radiation source, for example in the form of an LED, is regularly collimated by means of a lens and then passes through a scanning plate as a parallel light beam before it strikes the graduation to be scanned. For precise collimation of the light emitted by the radiation source, the precise adjustment of the distance between the radiation source and the lens used for collimating (condenser lens) is of importance.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Abtastbaugruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln eine definierte Positionierung der Strahlungsquelle am zugehörigen Träger ermöglicht. The invention is based on the problem to provide a Abtastbaugruppe of the aforementioned type, which enables a simple positioning of the radiation source on the associated carrier with simple means.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Abtastbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This problem is solved according to the invention by the provision of a scanning subassembly having the features of
Danach bilden die am Träger vorgesehenen Leiterelemente und die zugeordneten Anschlusselemente der Strahlungsquelle eine Führung, über die die Strahlungsquelle vor ihrer Festlegung an dem Träger (unter Beibehaltung des elektrischen Kontaktes zwischen der Strahlungsquelle und den trägerseitigen Leiterelementen) entlang einer Verstellbahn bezüglich des Trägers bewegbar ist, um die Strahlungsquelle an dem Träger in unterschiedlichen Positionen entlang der Verstellbahn anordnen zu können, in denen die Strahlungsquelle jeweils in elektrischem Kontakt mit den Leiterelementen des Trägers steht, also jeweils zur Erzeugung von Licht bestrombar ist. Thereafter, the conductor elements provided on the carrier and the associated connection elements of the radiation source form a guide, by means of which the radiation source is movable along an adjustment path with respect to the carrier before its attachment to the carrier (while maintaining the electrical contact between the radiation source and the carrier-side conductor elements) to be able to arrange the radiation source on the carrier in different positions along the adjustment path, in which the radiation source is in electrical contact with the conductor elements of the carrier, that is each can be energized to generate light.
Hierdurch kann die Strahlungsquelle gezielt so am Träger positioniert werden, dass sie einen bestimmten Abstand zu einer zugeordneten Linse und/oder Abtastplatte aufweist, wobei die Strahlungsquelle in der jeweils eingestellten Position elektrisch kontaktiert ist und somit bei einer Befestigung in der entsprechenden Position jeweils unmittelbar betriebsbereit ist. In this way, the radiation source can be selectively positioned on the carrier so that it has a certain distance to an associated lens and / or scanning, wherein the radiation source is electrically contacted in the respective set position and thus in each case immediately ready for operation in an attachment in the corresponding position ,
Die Führung der Strahlungsquelle entlang der Verstellbahn muss dabei keineswegs ausschließlich mittels der durch die trägerseitigen elektrischen Leiterelemente und die strahlungsquellenseitigen elektrischen Anschlusselemente gebildeten Führung erfolgen. Vielmehr kann eine Führungsvorrichtung (zusätzlich) auch dadurch gebildet sein, dass die Strahlungsquelle mit ihrem Gehäuse in einer entsprechenden Aufnahme des Trägers definiert entlang einer Verstellbahn beweglich geführt ist. In einem solchen Fall kann sich die durch die Leiter- und Anschlusselemente gebildete (elektrische) Führung in ihrer Funktion gegebenenfalls darauf beschränken, während einer (durch die Aufnahme des Trägers vorgegebenen) Bewegung der Strahlungsquelle entlang der Verstellbahn den elektrischen Kontakt zwischen der Strahlungsquelle und den trägerseitigen Leiterelementen beizubehalten. The guidance of the radiation source along the adjustment path must by no means take place exclusively by means of the guidance formed by the carrier-side electrical conductor elements and the radiation-source-side electrical connection elements. Rather, a guide device (in addition) may also be formed in that the radiation source is guided with its housing in a corresponding receptacle of the carrier defined along an adjustment path movable. In such a case, the (electrical) guide formed by the conductor and connecting elements may possibly be limited in their function, while a (given by the inclusion of the carrier) movement of the radiation source along the adjustment path to maintain the electrical contact between the radiation source and the carrier-side conductor elements.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die durch die Leiterelemente und die zugehörigen Anschlusselemente gebildete Führung mindestens eine entlang der Verstellbahn erstreckte Leiterbahn und ein zugehöriges elektrisches Kontaktelement auf, die entlang jener Verstellbahn zueinander verschieblich sind und dabei in elektrischem Kontakt miteinander stehen, um die Strahlungsquelle in unterschiedlichen Relativpositionen bezüglich des Trägers jeweils elektrisch kontaktieren zu können. According to one embodiment of the invention, the guide formed by the conductor elements and the associated connection elements at least one along the adjustment path extending conductor track and an associated electrical contact element which are displaceable along that adjustment path to each other while being in electrical contact with each other to the radiation source in different Relative positions with respect to the carrier can each contact electrically.
Insbesondere können hierbei zwei Leiterbahnen vorgesehen sein, denen jeweils ein Kontaktelement zugeordnet ist, da eine Strahlungsquelle regelmäßig über mindestens zwei elektrische Anschlüsse verfügt. In particular, two printed conductors may be provided in this case, to each of which a contact element is assigned, since a radiation source regularly has at least two electrical connections.
Hierbei kann die jeweilige Leiterbahn als elektrisches Leiterelement an dem Träger vorgesehen sein, während das jeweils zugehörige Kontaktelement als elektrisches Anschlusselement an der Strahlungsquelle angeordnet wird. In this case, the respective conductor track can be provided as an electrical conductor element on the carrier, while the respective associated contact element is arranged as an electrical connection element to the radiation source.
Die Führung kann für eine geradlinig geführte Bewegung der Strahlungsquelle ausgebildet sein, indem das mindestens eine Leiterelement und/oder das zugehörige Anschlusselement geradlinig erstreckt ist. The guide can be designed for a rectilinear guided movement of the radiation source by extending the at least one conductor element and / or the associated connection element in a straight line.
Die strahlungsquellenseitigen Anschlusselemente können durch von der Strahlungsquelle abstehende Anschlussbeine gebildet werden oder auch in anderer Weise ausgestattet sein, zum Beispiel als an einem Gehäuse der Strahlungsquelle verlaufende Anschlusselemente. The radiation-source-side connection elements can be formed by connection legs projecting from the radiation source or can also be equipped in another way, for example as connecting elements extending on a housing of the radiation source.
Konkrete Ausgestaltungen der trägerseitigen Leiterelemente und der zugehörigen strahlungsquellenseitigen Anschlusselemente werden weiter unten anhand der Figuren beschrieben werden. Concrete embodiments of the carrier-side conductor elements and the associated radiation-source-side connection elements will be described below with reference to the figures.
Zur möglichen Festlegung der Strahlungsquelle an dem Träger in einer Mehrzahl unterschiedlicher Positionen, in denen die Strahlungsquelle jeweils in elektrischem Kontakt mit den trägerseitigen Leiterelementen steht, eignen sich insbesondere Befestigungsmethoden, die stufenlos oder kleinstufig in (nahezu) beliebigen Relativpositionen angewandt werden können, wie etwa das Löten, insbesondere Laserlöten, Kleben oder sonstige stoffschlüssige Verbindungen. For the possible determination of the radiation source on the carrier in a plurality of different positions, in which the radiation source is in electrical contact with the carrier-side conductor elements, fastening methods are particularly suitable, which can be applied steplessly or in small increments in (nearly) arbitrary relative positions, such as Soldering, in particular laser soldering, gluing or other cohesive connections.
Die Verbindung zwischen Strahlungsquelle und Träger kann dabei einerseits zwischen den trägerseitigen Leiterelementen und den zugehörigen elektrischen Anschlusselementen und/oder andererseits zwischen dem Gehäuse der Strahlungsquelle und einer zugehörigen trägerseitigen Aufnahme erfolgen. Im erstgenannten Fall ist die Verwendung elektrisch leitender Verbindungsmittel, wie zum Beispiel eines elektrisch leitenden Klebers, zweckmäßig. The connection between radiation source and carrier can take place on the one hand between the carrier-side conductor elements and the associated electrical connection elements and / or on the other hand between the housing of the radiation source and an associated carrier-side recording. In the former case, the use of electrically conductive connection means, such as an electrically conductive adhesive, appropriate.
Die Abtastbaugruppe kann insbesondere als ein so genanntes MID-Gerät („Molded Interconnect Device“ bzw. geformtes Verbindungsgerät) ausgebildet sein, indem auf einem aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Grundkörper des Trägers elektrische Leiterbahnen verlaufen, insbesondere in Form eines auf den Grundkörper des Trägers aufgebrachten Filmes, die der elektrischen Kontaktierung auf dem Träger angeordneter elektrischer Bauelemente, wie zum Beispiel der Strahlungsquelle, dienen. In particular, the scanning module can be embodied as a so-called MID device ("Molded Interconnect Device" or molded connection device) in that electrical conductor tracks run on a base body of the carrier made of electrically insulating material, in particular in the form of a device applied to the base body of the carrier Filmes, the electrical contacting on the support arranged electrical components, such as the radiation source serve.
Bei MID ist der spritzgießtechnisch hergestellte Träger aus Kunststoff z. B. selektiv mit elektrischen Leiterelementen versehen. Diese Leiterelemente können nach bekannten Herstellungsprozessen aufgebracht werden, wie beispielsweise durch Drucktechnik, Heißprägetechnik, LSA-Technik, Laserdirektstrukturierung und Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren. Werden die Leiterelemente stromlos auf dem Träger abgeschieden, können diese in einem weiteren Verfahrensschritt durch einen galvanischen Abscheidungsprozess verstärkt werden. In MID, the injection-molded plastic carrier z. B. selectively provided with electrical conductor elements. These conductor elements can be applied according to known manufacturing processes, such as, for example, printing technology, hot stamping technology, LSA technology, laser direct structuring and two-component injection molding. If the conductor elements are electrolessly deposited on the carrier, they can be reinforced in a further process step by a galvanic deposition process.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren deutlich werden. Further details and advantages of the invention will become apparent in the following description of exemplary embodiments with reference to the figures.
Es zeigen: Show it:
Die
Die Strahlungsquelle
Es werden nun anhand der
Der Grundkörper
Gemäß einer Zusammenschau der
Die Aufnahme
Die elektrische Kontaktierung der Strahlungsquelle
Die Leiterbahnen, welche jene Verbindungsbereiche
Zur elektrischen Kontaktierung mit den Leiterbahnen
Die Anschlusselemente
Somit kann bei einer Einstellung der Position der Strahlungsquelle
Durch Bewegen bzw. Verschieben der Strahlungsquelle
Zur Fixierung der Strahlungsquelle
Zusätzlich oder alternativ kann die Strahlungsquelle auch dadurch in der Aufnahme
Die Aufnahme
Die Aufnahme
Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsform der
Zur elektrischen Kontaktierung einer Strahlungsquelle
Im Unterschied zur Anordnung der
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bildet ein Teil
In den
Gemäß den
Zur elektrischen Kontaktierung des Strahlungsquelle
Von den Verbindungsbereichen
Zur elektrischen Kontaktierung der Strahlungsquelle
Durch die Erstreckung der seitens der Strahlungsquelle
Wie im Fall des Ausführungsbeispieles der
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104279993A (en) * | 2013-07-03 | 2015-01-14 | 约翰内斯·海德汉博士有限公司 | Detection unit for detecting scale and position-measuring device |
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